EP0166395A1 - Magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren - Google Patents

Magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren Download PDF

Info

Publication number
EP0166395A1
EP0166395A1 EP85107723A EP85107723A EP0166395A1 EP 0166395 A1 EP0166395 A1 EP 0166395A1 EP 85107723 A EP85107723 A EP 85107723A EP 85107723 A EP85107723 A EP 85107723A EP 0166395 A1 EP0166395 A1 EP 0166395A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
interference
period
integration
sampling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP85107723A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0166395B1 (de
Inventor
Ulrich Dipl.-Ing. Milsch
Wolf-Dietrich Dr. Pohlig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bopp and Reuther GmbH
Original Assignee
Bopp and Reuther GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bopp and Reuther GmbH filed Critical Bopp and Reuther GmbH
Priority to AT85107723T priority Critical patent/ATE33714T1/de
Publication of EP0166395A1 publication Critical patent/EP0166395A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0166395B1 publication Critical patent/EP0166395B1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60—Circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/586—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of coils, magnetic circuits, accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for magnetic-inductive flow measurement, in which the flowing electrically conductive medium in an electrically insulated pipe section is penetrated by a magnetic field, which is generated by an excitation winding fed by a periodically pulsating direct current, and the induced, Flow rate proportional useful voltage together with the interference voltage during each half period of the excitation current over a certain sampling time sampled on two electrodes of the pipe section, integrated in the converter and the integration values are compared with one another, the interference AC voltage and DC interference components being compensated for.
  • the inevitable spurious AC voltages which usually occur in Europe with a mains frequency of 50 Hz, are integrated into zero during each half cycle of the excitation current, by using the period duration of the spurious AC voltage as the sampling or integration time for the measuring voltage or an integer multiple thereof is chosen.
  • this integration time which is adapted to the period of the AC interference voltage, the positive and negative half-waves of the AC interference voltage cancel each other out, so that the mean value of the AC interference voltage superimposed on the useful voltage becomes zero.
  • the integration values resulting from the sampling of the measurement voltage U during the positive and the negative half-period of the excitation current contain the interference DC voltage components U that also occur after the elimination of the interference AC voltage U.
  • This interference DC voltage U is in the known method compensated in the second process step in that the difference is formed from the positive and the negative integration value, which results in the pure useful voltage U n.
  • This known measuring method with a switched DC field has the disadvantage that very rapid changes in flow or pulsating flows can no longer be correctly detected, so that considerable measuring errors can occur here. Since with an interference voltage frequency of 50 Hz and two acquisition of the measured value per excitation period, the scanning of an entire disturbance period alone requires 40 ms and the scanning of two disturbance periods even 80 ms and further time is lost for the settling of the magnetic field when switching on or switching over the excitation current, one works in practice in the magnetic-inductive flow measurement with a switched field with excitation frequencies from 8 1/3 Hz up to 3 1/8 Hz. The time interval between two measured flow values is 120 to 320 ms and the dead time between two samples thus to 60 to 160 ms. Sudden drops in flow or speed often occur at much shorter intervals, so that the number of samples per second, i.e. the sampling rate in the known measuring method with switched field is too low to achieve an accurate measurement result.
  • the measuring errors increase with decreasing dosing time.
  • the dispensing times for filling beverages, medicinal liquids or flowable foods in ready-to-use quantities are sometimes already under one second, so that exact dispensing is not possible without a sufficient number of measured values per dispensing cycle.
  • the duty cycle of the excitation current and thus the power consumption of the device is high in the known magnetic-inductive flow measuring method with a switched field, so that a relatively large amount of electrical energy is required to excite the magnetic field.
  • the object of the invention is to improve a magnetic-inductive flow measuring method according to the preamble of claims 1 and 2 so that with very simple elimination of the interference AC and DC voltage components contained in the measuring voltage, very rapid flow changes can also be detected precisely and at the same time in electrical energy is saved for the excitation of the magnetic field.
  • the number of samples of the flow measurement value per unit of time is multiplied, so that even rapid changes in flow can now be sampled safely.
  • the change in flow rate that is still to be detected precisely can be faster the higher the sampling rate, ie the shorter the time interval between two samples is selected.
  • the significance of this multiplication of the sampling rate becomes apparent when one compares the number of samples per second known from the switched constant field, which is 16 2/3 to 6 1/4, with the sampling rates according to the invention.
  • the proportional integration values of the alternating interference voltage resulting during the second half-cycle period are inversely the same as the proportional integration values recorded during the first half-cycle period, so that all the proportional integration values of the interference AC voltage can be canceled out against one another by adding together during a disturbance period.
  • the measuring voltage is reversed for every second scan or every second recorded integration value is provided with an opposite sign. This results in a cancellation of the positive and the inverted DC interference components when the integration values are added, while the useful voltage components now add up to the corresponding even-numbered multiple due to the alternating reversal of the signs.
  • the sampling time is now independent of the period of the AC interference voltage, it can be kept very short, so that the excitation current only needs to be switched on for a short time. This allows reduce the amount of electrical energy required to excite the magnetic field.
  • the method according to claim 2 is recommended, in which the measuring voltage is sampled periodically four times or with the integral multiple during an addition period resulting from several interference voltage periods becomes.
  • the integration values are not added here, as in the method according to claim 1, over an interference voltage period, but in each case over the addition period resulting from a plurality of interference voltage periods.
  • the interference AC voltage components cancel each other out when the integration values are added during an addition period, and the DC interference voltage components are also eliminated due to the alternating reversal of the signs.
  • the addition period provided in the method according to claim 2, in accordance with the further development of this method according to claim 3, is to be formed from an odd multiple, in particular three times an interference voltage period ⁇ u. With such an addition period consisting of an odd number of disturbance periods, during d. Addition, the integration values to compensate for the interference AC voltage components together with the interference DC voltage components, if sampling is carried out only four times during the addition period. With a correspondingly higher sampling rate of 8, 12 or even more samples per addition period, the result is a correspondingly higher resolution of the measured value.
  • the oppositely identical interference voltage values occur after an odd whole number of interference half-waves, i.e. with an addition period formed from three interference periods after three half-waves and with an addition period formed from five interference periods after five interference half-waves.
  • the interference AC and DC interference voltages can also be eliminated if a plurality of AC interference voltages with different frequencies are present.
  • the addition period would be 120 ms in this case, as in the calculation of a common denominator, since the 20 ms interference period is contained therein six times, the 60 ms interference period twice and the 40 ms interference period three times.
  • the measuring voltage must be sampled at least eight times during the addition period, since the longest interference voltage period is 60 ms and must be sampled at least four times.
  • the tapped interference voltage components of the three different interference frequencies are simultaneously compensated in their entirety during the addition of the individual integration values.
  • the alternating change in the sign of the measuring voltage or the integration values also eliminates the DC interference components at the same time.
  • a useful electrical circuit for eliminating the interference voltages according to the method of claims 1 to 6 is seen in the features of claim 7, the combination of this circuit in two circuit groups resulting in a particularly simple and clear circuit structure.
  • the measuring voltage can be passed on in a simple manner, before being integrated, initially in unchanged form and at the next sampling with an inverted sign to the integration circuit according to claim 9, in which the measuring voltage present during the sampling time is integrated and this integration value during following Sampling phase is saved.
  • the value integrated in the next scan is added to the stored integration value and the sum is stored until the next scan, so that all samples of an addition period are integrated, stored and added at the same time in this integrator and neither additional memories nor additional adder circuits are required.
  • the excitation current E is shown in the upper coordinate system and the interference voltage U S in the lower coordinate system as a function of time t for a flow measurement method according to claim 1, in which the excitation frequency f e is, for example, twice the interference voltage frequency f s is.
  • the measurement voltage U which consists of the useful voltage U proportional to the excitation current E and the AC interference voltage U s and the DC interference voltage U g, is periodically sampled and integrated four times over a constant sampling time T a during an interference voltage period T.
  • the sampling or integration time Ta is independent of the disturbance period T s and can be chosen to be very short, with the on-time T e of the excitation current E being significantly shorter than its half-period.
  • the course of the curve of the switched direct field is influenced by the inertia of the magnetic field that occurs when the excitation current E is stopped or switched off, as can be seen in the transient section 1 and the reverberating section 2 of the field course, which also corresponds to the course of the useful voltage U n .
  • the four sample values 3, 4, 5 and 6 occur for the useful voltage component U n during an interference voltage period T.
  • the sampling time T lies within the usable turn-on time of the excitation current E, which results from the turn-on time T e reduced by the transient 1.
  • the useful voltage values 3, 4, 5 and 6 tapped off over the sampling time T a represent the integration values for the useful voltage component, which result from the polarity reversal sum every second integration value 4 and 6 during the addition.
  • the interference voltage period T shown in FIG. 1 contains the measuring voltage tapped four times, the different interference AC voltage sections 7, 8, 9 and 10, which also represent the integration values for the interference AC voltage component U with their hatched area.
  • the four integration values 7, 8, 9 and 10 cancel each other out when they are added, since the positive integration value 7 of the first half-wave is exactly as large as the negative integration value 9 of the second half-wave and the negative integration value 8 is as large as the positive. Integration value is 10.
  • This elimination of the interference voltage components is ensured by the fact that the time interval between the two samples 7 and 9 or 8 and 10 is exactly half an interference period, that is to say is phase-shifted by 180 °.
  • the opposite two samples 7/9 and 8/10 are therefore at the same position of the half-waves.
  • Fig. 2 shows a diagram for a flow measuring method according to claim 2, in which the measuring voltage U during one of three interference voltage periods T s er giving addition period A s is sampled periodically eight times.
  • the pulsating course of the excitation current E is simplified here and is shown with an extended switch-on time T e , so that the interference voltage values resulting during the sampling times become clearer.
  • the useful voltage value U n sampled during each useful voltage half-cycle is not particularly shown here.
  • the scans take place in the end region of the switch-on duration T e and the scanned interference AC voltage values 12 to 19 are shown together with the change in sign in the interference AC voltage curve U s .
  • the excitation frequency f e or the useful frequency f here is only 4/3 of the interference frequency f, so that although the time interval between two scans T f increases, the turn-on times T e of the excitation current E become shorter .
  • the voltage U during a of three Störperioden s T resulting addition period A sampled s only four times, thus increasing the time intervals T f between the individual samples, and in particular to make while maintaining a short switch-on time T e Increase switch-on pauses T p considerably.
  • the four sampled interference AC voltage components 20 to 23 cancel each other when added, since the integration value 20 and the integration value 22 sampled after three interference half-waves are the same in reverse and the integration values 21 and 23 also have a time interval of three interference half-waves and thus compensate each other .
  • the useful frequency f n is even lower than the interference frequency f, because it is only 2/3 of the interference frequency.
  • the largest common divider 6 corresponds to the method according to claim 4, so that the additive period A s is formed from six interference periods T s1 and is 120 ms.
  • the interference period T s2 is twice and the interference period T S3 is included three times in the addition period A s .
  • the longest interference voltage period T s2 is sampled four times according to the method of claim 4, so that the interference AC voltages are sampled eight times during an addition period, ie in the time segments 24 to 31.
  • the same integration values for the time segments 24/26 and 25/27 as well as 28/30 and 29/31 result for the interference voltage U s1 , so that all interference AC voltage components U s1 cancel each other out.
  • the sampling pairs 24/26 and 25/27, as well as 28/30 and 29/31 result from each other at the interference voltage U s2 .
  • the .'- sampling pairs belonging together for the compensation are formed by the time segments 24/28 and 25/29 as well as 26/30 and 27/31. All sampling values of the alternating interference voltages are thus eliminated on their own, so that the interference voltage compensation also applies to the total interference voltage U that actually occurs, which results from the additive superimposition of the individual interference voltages.
  • the electrical circuit shown in FIG. 5 is accommodated in the converter of a magnetic inductive flow meter, the amplified measuring voltage U being present at the input 32 of the circuit, which is a mixture of the useful voltage U, the AC interference voltage U and the DC interference voltage U g .
  • the circuit group A consisting of the operational amplifier 33 and the two resistors 34 and 35 acts in conjunction with the switches 36 and 37 as a polarity reversal circuit.
  • the inverting input 38 of the operational amplifier 33 is connected via the resistor 34 to the measuring voltage input 32 and via the second resistor 35 of the same size to the output 39 of the operational amplifier 33.
  • the non-inverting input 40 is present either via the switch 36 at the measuring voltage input 32 or via the switch 37 at the reference potential 41.
  • the two switches 36 and 37 are switched over by a clock generator (not shown in more detail) after each scan. If the switch 36 is closed and the switch 37 is open, the input signal is not reversed, but is present at the output 39 of the operational amplifier 33 with the same sign. If switches 36 and 37 are reversed by the clock generator, switch 37 is closed and switch 36 is open, circuit group A having an inverting effect on the input signal, so that measurement signal U is then present at output 39 with the opposite sign.
  • the clock generator also controls switch 42, which is closed for the duration of the scan and determines the scan time.
  • the integration circuit group B consists of the resistor 43, an integration capacitor 44 and an operational amplifier 45.
  • the inverting input 46 of the operational amplifier 45 is on the one hand via the resistor 43 and the switch 42 with the output 39 of the pole reversal circuit group A and on the other hand the integration capacitor 44 is connected to the output 47 of the operational amplifier 45.
  • the second input 48 of the operational amplifier 45 is at the reference potential 41.
  • this circuit group B integrates the measurement voltage present at the output 39 of the operational amplifier 33 via the switch 42 for the duration of the respective scan time.
  • the integration value remains stored in the capacitor 44, and the new integration value that arises during the next sampling is then added to the previous integration value (s), so that after the last sampling, the added integration values are present at the output 47 within an interference voltage or addition period.
  • This signal is from the AC and DC interference freed useful signal proportional to the flow.
  • this measured value is received by an evaluation circuit 50, which consists of a capacitor 51 and an impedance converter 52 and the downstream modules for the further processing of the measurement signal.
  • the measured value is stored in the capacitor 51 until the end of the next sampling cycle.
  • the sampling switch 49 opens again immediately and the clock generator closes the discharge switch 53, during which the integration capacitor 44 discharges and thus the measurement voltage added last is deleted, even during the sampling break. This process is repeated with each addition period.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Bei dem magnetisch-induktiven Durchflussmessverfahren wird das vom zu messenden Medium durchströmte Rohr von einem magnetischen Feld durchsetzt, das von einer durch einen periodisch pulsierenden Gleichstrom gespeisten Erregerwicklung erzeugt wird. In der strömenden Flüssigkeit entsteht eine der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Nutzspannung, die über Elektroden abgetastet und im Umformer ausgewertet wird. Um bei einfacher Eliminierung der in der Messspannung enthaltenen Störwechsel- und Störgleichspannungsanteile auch sehr schnelle Durchflussänderungen genau erfassen zu können, wird als Erregerfrequenz (fe) das Doppelte oder geradzahlige Vielfache der Störspannungsfrequenz (fs) gewählt. Die Messspannung wird hierbei während einer Störspannungsperiode (Ts) viermal oder mit dem ganzzahligen Vielfachen hiervon periodisch abgetastet und über eine konstante Abtastzeit (Ta) integriert. Jeder zweite aufgenommene Integrationswert wird mit einem umgekehrten Vorzeichen versehen und jeweils die sich während einer Störspannungsperiode ergebenden Integrationswerte werden zur Erzielung der reinen, von den Störwechsel- und Störgleichspannungen befreiten Nutzspannung (Un) addiert.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur magnetisch-induktiven Durchflußmessung, bei dem das strömende elektrisch leitende Medium in einem elektrisch isolierten Rohrabschnitt von einem magnetischen Feld durchsetzt wird, das von einer durch einen periodisch pulsierenden Gleichstrom gespeisten Erregerwicklung erzeugt wird, und die induzierte, der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Nutzspannung zusammen mit der Störspannung während jeder Halbperiode des Erregerstromes über eine bestimmte Abtastzeit an zwei Elektroden des Rohr.abschnitts abgetastet, im Umformer integriert und die Integrationswerte miteinander verglichen werden, wobei sich die Störwechselspannungs- und Störgleichspannungsanteile kompensieren.
  • Bei einem solchen bekannten Verfahren zur magnetisch-induktiven Durchflußmessung werden die unvermeidlichen Störwechselspannungen, die in Europa üblicherweise mit einer Netzfrequenz von 50 Hz auftreten, während jeder Halbperiode des Erregerstromes zu Null integriert, indem als Abtast- bzw. Integrationszeit für die Meßspannung die Periodendauer der Störwechselspannung oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon gewählt wird. Während dieser der Periodendauer der Störwechselspannung angepaßten Integrationszeit heben sich die positiven und negativen Halbwellen der Störwechselspannung gegeneinander auf, so daß der Mittelwert der die Nutzspannung überlagernden Störwechselspannung Null wird.
  • Die sich bei der Abtastung der Meßspannung U während der positiven und der negativen Halbperiode des Erregerstromes ergebenden Integrationswerte enthalten nach der Eliminierung der Störwechselspannung U noch die ebenfalls auftretenden Störgleichspannungsanteile U . Diese Störgleichspannung U wird bei dem bekannten Verfahren im zweiten Verfahrensschritt dadurch kompensiert, daß die Differenz aus dem positiven und dem negativen Integrationswert gebildet wird, woraus sich die reine Nutzspannung U n ergibt.
  • Dieses bekannte Meßverfahren mit geschaltetem Gleichfeld hat den Nachteil, daß sehr schnelle Durchflußänderungen oder pulsierende Strömungen nicht mehr richtig erfaßt werden können, so daß es hier zu erheblichen Meßfehlern kommen kann. Da bei einer Störspannungsfrequenz von 50 Hz und zweimaliger Erfassung des Meßwertes je Erregerperiode die Abtastung jeweils einer ganzen Störperiode allein 40 ms und die Abtastung zweier Störperioden sogar 80 ms benötigt und für das Einschwingen des magnetischen Feldes beim Einschalten oder Umschalten des Erregerstromes weitere Zeit verloren geht, arbeitet man in der Praxis bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung mit geschaltetem Feld mit Erregerfrequenzen von 8 1/3 Hz bis zu 3 1/8 Hz. Der zeitliche Abstand zwischen zwei abgegebenen Durchflußmeßwerten beträgt hier 120 bis 320 ms und die Totzeit zwischen zwei Abtastungen beläuft sich somit auf 60 bis 160 ms. Plötzliche Durchfluß- bzw. Geschwindigkeitseinbrüche oder -anstiege treten häufig in wesentlich kürzeren Zeitabständen auf, so daß die Zahl der Abtastungen pro Sekunde, d.h. die Abtastrate bei dem bekannten Meßverfahren mit geschaltetem Feld zu gering ist, um hier ein genaues Meßergebnis zu erzielen.
  • Auch bei kurzzeitigen Durchflußmessungen, wie sie beim Dosieren vorkommen, werden die Meßfehler mit abnehmender Dosierzeit immer größer. Beispielsweise liegen die Dosierzeiten beim Abfüllen von Getränken, Arzneiflüssigkeiten oder fließfähigen Lebensmitteln in gebrauchsfertigen Mengen heute schon teilweise unter einer Sekunde, so daß ohne eine ausreichende Anzahl von Meßwerten pro Dosiertakt keine genaue Dosierung möglich ist.
  • Abgesehen hiervon ist bei den bekannten magnetisch-induktiven Durchflußmeßverfahren mit geschaltetem Feld die Einschaltdauer des Erregerstromes und damit die Leistungsaufnahme des Gerätes hoch, so daß relativ viel elektrische Energie für die Erregung des magnetischen Feldes benötig wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein magnetisch-induktives Durchflußmeßverfahren nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 so zu verbessern,daß bei einfachster Eliminierung der in der Meßspannung enthaltenen Störwechsel- und Störgleichspannungsanteile auch noch sehr schnelle Durchflußänderungen genau erfaßt werden können und gleichzeitig an elektrischer Energie für die Erregung des magnetischen Feldes gespart wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden zwei in den beiden Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnete Verfahren vorgeschlagen.
  • Bei dem Verfahren nach Patentanspruch 1 wird durch die Verdoppelung oder Vervielfachung der Erregerfrequenz und damit der mit der Erregerfrequenz übereinstimmenden Nutzspannungsfrequenz gegenüber der Störspannungsfrequenz die Zahl der Abtastungen des Durchflußmeßwertes pro Zeiteinheit vervielfacht, so daß auch schnelle Durchflußänderungen jetzt sicher abgetastet werden können. Die noch genau zu erfassende Durchflußänderung kann hierbei umso schneller sein, je höher die Abtastrate, d.h. je kürzer der zeitliche Abstand zwischen zwei Abtastungen gewählt ist. Augenscheinlich wird die Bedeutung dieser Vervielfältigung der Abtastrate, wenn man die beim geschalteten Gleichfeld bekannte, bei 16 2/3 bis 6 1/4 liegende Zahl der Abtastungen pro Sekunde mit den Abtastraten nach der Erfindung vergleicht. So ergeben sich bei einer Störfrequenz von 50 Hz und nur einer Frequenzverdoppelung gemäß der Erfindung bereits 100 Hz und damit bei zweimaliger Abtastung je Erregerperiode 200 Abtastungen pro Sekunde und bei einer Vervierfachung der Frequenz bereits 400 Abtastungen pro Sekunde. Der zeitliche Abstand zwischen diesen Abtastungen beträgt hierbei nur 5 ms oder nur noch 2 1/2 ms, so daß jetzt auch plötzliche Durchflußänderungen sicher erfaßt werden können und bei der Dosierung von Flüssigkeiten für jedenDosiertakt eine ausreichend große Zahl von Meßsignalen zur Verfügung steht.
  • Da der Meßwert jetzt innerhalb einer Störspannungsperiode mehrfach abgetastet wird, kann die Störwechselspannung nicht mehr nach dem als bekannt vorausgesetzten Verfahren eliminiert werden. Die weiteren Ver- .fahrensmerkmale des Anspruchs 1 zeigen deshalb im zusammenwirken mit den zuvor erläuterten Verfahrensschritten einen neuen Weg zur Kompensation der in der Meßspannung enthaltenen Störspannungsanteile, durch den die Abtastzeit unabhängig von der Störspannungsperiode frei wählbar ist und die Eliminierung der Störwechselspannung in überraschend einfacher Weise gleichzeitig mit der Kompensation der Störgleichspannung erfolgen kann. So wurde zunächst gefunden, daß bei viermaliger, achtmaliger oder entsprechend vielfacher Abtastung der Meßspannung je Störspannungsperiode und einem konstanten zeitlichen Abstand zwischen den Abtastungen die sich während der zweiten Störhalbperiode ergebenden anteiligen Integrationswerte der Störwechselspannung umgekehrt gleich den während der ersten Störhalbperiode aufgenommenen anteiligen Integrationswerten sind, so daß sich alle anteiligen Integrationswerte der Störwechselspannung während einer Störperiode durch Addieren gegeneinander aufheben lassen.
  • Da sich bei einem einfachen Addieren der Integrationswerte jedoch auch die sich stänig umgekehrenden Nutzspannungsanteile gegeneinander aufheben und außerdem die sich nicht umkehrenden Störgleichspannungswerte addieren würden, wird die Meßspannung für jede zweite Abtastung umgepolt oder jeder zweite aufgenommene Integrationswert mit einem umgekehrten Vorzeichen versehen. Dadurch ergibt sich bei der Addition der Integrationswerte eine Aufhebung der positiven und der invertierten Störgleichspannungsanteile, während die Nutzspannungsanteile sich jetzt durch die abwechselnde Umkehrung der Vorzeichen zu dem entsprechenden geradzahligen Vielfachen addieren. Es wurde hierbei erkannt, daß die Umkehrung des Vorzeichens für jeden zweiten Integrationswert sich nicht nachteilig auf die Kompensation der Störwechselspannungsanteile auswirkt, da bei viermaliger, achtmaliger oder entsprechend vielfacher Abtastung der Meßspannung während jeder Störwechselspannungsperiode die in der ersten Störhalbperiode auftretende Vorzeichenumkehr des abgegriffenen Störwechselspannungswertes sich in der zweiten Störhalbperiode für den im Abstand einer Halbperiode auftretenden entgegengerichtet gleichen Störwechselspannungswert wiederholt, so daß sich jetzt wieder gleichgroße entgegengerichtete Störwechselspannungensanteile ergeben, die sich bei der Addition der Integrationswerte gegeneinander aufheben. Dadurch lassen sich beim Addieren in einem einzigen Verfahrensschritt sowohl die Störgleichspannungsanteile als auch die Störwechselespannungsanteile kompensieren, so daß die reine Nutzspannung übrig bleibt.
  • Da die Abtastzeit jetzt unabhängig von der Periodendauer der Störwechselspannung ist, kann sie sehr kurz gehalten werden, so daß auch der Erregerstrom nur kurzzeitig eingeschaltet zu werden braucht. Dadurch läßt sich der für die Erregung des magnetischen Feldes erforderliche Aufwand an elektrischer Energie verringern.
  • Wird eine besonders hohe Einsparung an elektrischer Energie angestrebt und nimmt man dafür eine etwas niedrigere Abtastrate in Kauf, so empfiehlt sich das Verfahren nach Patentanspruch 2, bei dem die Meßspannung während einer sich aus mehreren Störspannungsperioden ergebenden Additionsperiode viermal oder mit dem ganzzahligen Vielfachen hiervon periodisch abgetastet wird. Die Integrationswerte werden hier nicht wie beim Verfahren nach Anspruch 1 über eine Störspannungsperiode sondern jeweils über die sich aus mehreren Störspannungsperioden ergebende Additionsperiode addiert. Auch bei diesem Verfahren heben sich die Störwechselspannungsanteile beim Addieren der Integrationswerte während einer Additionsperiode gegeneinander auf und auch die Störgleichspannungsanteile werden auf Grund der abwechselnden Umkehrung der Vorzeichen eliminiert. Durch die Abtastung der langen, aus mehreren Störspannungsperioden gebildeten Additionsperiode kann mit weniger Abtastungen pro Sekunde und damit mit noch geringeren Einschaltzeiten für den Erregerstrom gearbeitet werden.
  • Ist nur eine Störspannungsfrequenz vorhanden, ist die im Verfahren nach Anspruch 2 vorgesehene Additionsperiode entsprechend der Weiterentwicklung dieses Verfahrens gemäß Anspruch 3 aus einem ungeradzahlig Vielfachen, insbesondere dem Dreifachen einer Störspannungsperiode αu bilden. Bei einer solchen aus einer ungeraden Anzahl von Störperioden bestehenden Additionsperiode lassen sich wahrend d. Addition, der Integrationswerte die Störwechselspannungsanteile zusammen mit den Störgleichspannungsanteile bereist sicher kompensieren, wenn während der Additionsperiode nur viermal abgetastet wird. Bei einer entsprechend höheren Abtastrate von 8, 12, oder nochmehr Abtastungen je Additionsperiode ergibt sich eine entsprechend höhere Auflösung des Meßwertes.
  • Die entgegengesetzt gleichen Störspannungswerte treten hierbei nach einer ungeraden ganzen Zahl von Störhalbwellen, d.h. bei einer aus drei Störperioden gebildeten Additionsperiode nach drei Halbwellen und bei einer aus fünf Störperioden gebildeten Additionsperiode nach fünf Störhalbwelle auf.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 2 läßt sich eine Eliminierung der Störwechsel-und Störgleichspannungen auch erzielen, wenn mehrere Störwechselspannungen mit unterschiedlichen Frequenzen vorhanden sind. Hier wird entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 4 vorgeschlagen, die Additionsperiode so lang zu wählen, daß in ihr alle vorkommenden Störspannungsperioden mit dem Einfachen oder dem ganzzahligen Vielfachen enthalten sind und die Meßspannung während der Dauer der längsten vorkommenden Störspannungsperiode viermal oder mit den ganzzahligen Vielfachen hiervon periodisch abgetastet wird.
  • Ist beispielsweise eine Störwechselspannung mit einer N tzfrequenz von 50 Hz vorhanden und wird außerdem eine weitere Störwechselspannung mit der Bahnfrequenz von 16 2/3 Hz angenommen und weiter vorausgesetzt, daß noch eine dritte Störwechselspannung mit einer Frequenz von 25 Hz besteht ,so ergeben sich für diese drei verschiedenen Frequenzen Störperiodendauern von 20 ms, 60 ms und 40 ms. Die Additonsperiode würde in diesem Fall wie bei der Berechnung eines gemeinsamen Nenners 120 ms be- tragen, da die 20 ms-Störperiode hierin sechsmal, die 60 ms-Störperiode zweimal und die 40 ms-Störperiode dreimal enthalten ist. Die Meßspannung ist in diesem Fall mindestens achtmal während der Additionsperiode abzutasten, da die längste Störspannungsperiode 60 ms beträgt und mindestens viermal abzutasten ist. Unter diesen Voraussetzungen werden die abgegriffenen Störwechselspannungsanteile der drei unterschiedlichen Störfrequenzen während der Addition der einzelenen Integrationswerte gleichzeitig in ihrer Gesamtheit kompensiert. Durch die abwechselnde Änderung des Vorzeichens der Meßspannung oder der Integrationswerte werden auch hier gleichzeitig die Störgleichspannungsanteile eliminiert.
  • Dadurch, daß gemäß dem Verfahrensanspruch 5 der periodisch pulsierende Gleichstrom der Erregerwicklung durch Umpolung der Stromrichtung er.zeugtwird und die Einschaltdauer des Erregerstromes wesentlich kürzer als dessen Halbperiode ist, lassen sich gleichgroße entgegengerichtete Meßwerte mit kurzen Abtastzeiten abgreifen und die für die Erregung des Feldes notwendige elektrische Energie wird erheblich geringer. Durch das Verfahren nach Anspruch 6 ergeben sich auch unter Berücksichtigung der Einschwingzeit für das magnetische Feld die kürzesten Einschaltzeiten für den Erregerstrom.
  • Eine zweckmäßige elektrische Schaltung zur Eliminierung der Störspannungen nach den Verfahren der Ansprüche 1 bis 6 wird in den Merkmalen des Anspruchs 7 gesehen, wobei sich durch die Zusammenfassung dieser Schaltung in zwei Schaltungsgruppen ein besonders einfacher und übersichtlicher Schaltungsaufbau ergibt.
  • Über die spezielle Umpolschaltung nach Anspruch 8 kann die Meßspannung vor dem Integrieren in einfacher Weise zunächst in unveränderter Form und bei der nächsten Abtastung mit invertiertem Vorzeichen zur Integrationsschaltung nach Anspruch 9 weitergeleitet werden, in der die während der Abtastzeit anstehende Meßspannung integriert und dieser Integrationswert während der folgenden Abtastphase gespeichert wird. Der bei der nächsten Abtastung integrierte Wert wird dem gespeicherten Integrationswert zuaddiert und die Summe wird bis zur nächsten Abtastung gespeichert,so daß in diesem Integrator alle Abtastwerte einer Additionsperiode integriert, gespeichert und gleichzeitig addiert werden und weder zusätzliche Speicher noch zusätzliche Addierschaltungen benötigt werden.
  • Verschiedene Diagramme zur Verdeutlichung der Störspannungskompensation nach den erfindungsgemäßen Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel für die elektrische Schaltung zur Durchführung der Verfahren werden in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Diagramm über die Zusammenhänge zwischen dem pulsierenden Erregerstrom, den Abtastungen und der Störspannungsperiode beim Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 1,
    • Fig. 2 ein Diagramm über die Zusammenhänge zwischen dem pulsierenden Erregerstrom,den Abtastungen und einer aus drei Störperioden gebildeten Additionsperiode beim Verfahren nach Anspruch 3 mit achtmaliger Abtastung,
    • Fig. 3 ein Diagramm entsprechend Fig. 2, jedoch mit nur viermaliger Abtastung während der Additionsperiode,
    • Fig. 4 ein Diagramm über die Zusammenhänge zwischen dem pulsierenden Erregerstrom, den Abtastungen und der Additionsperiode beim Verfahren nach Anspruch 4 mit drei unterschiedlichen Störwechselspannungen und
    • Fig. 5 eine zur Durchführung der Verfahren geeignete elektrische Schaltung.
  • Bei dem in der Fig. 1 gezeigten Diagramm ist im oberen Koordinatensystem der Erregerstrom E und im unteren Koordinatensystem die Störwechselspannung US als Funktion von der Zeit t für ein Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 1 dargestellt, bei dem die Erregerfrequenz fe beispielsweise das Doppelte der Störspannungsfrequenz fs beträgt. Die Meßspannung U, die aus der dem Erregerstrom E proportionalen Nutzspannung U sowie der Störwechselspannung Us und der Störgleichspannung U g besteht, wird während einer Störspannungsperiode T viermal über eine konstante Abtastzeit Ta periodisch abgetastet und integriert. Die Abtast- bzw. Integrationszeit Ta ist hierbei unabhängig von der Störperiodendauer Ts und kann sehr kurz gewählt werden, wobei auch die Einschaltdauer Te des Erregerstromes E wesentlich kürzer als dessen Halbperiode ist. Der Kurvenverlauf das geschalteten Gleichfeldes wird hierbei durch die bei der Einsohaltung bzw. Abschaltung des Erregerstromes E auftretende Trägheit des Magnetfeldes beeinflußt, wie der Einschwingabschnitt 1 und der Nachschwingabschnitt 2 des Feldverlaufs erkennen läßt, der auch dem Verlauf der Nutzspannung Un entspricht.
  • Da sich während einer Störspannungsperiode TS zwei Nutzspannungsperioden Tn ergeben und die Abtastung der Meßspannung U während jeder Nutzspannungshalbperiode erfolgt, fallen für den Nutzspannungsanteil Un die vier Abtastwerte 3, 4, 5 und 6 während einer Störspannungsperiode T an. Die Abtastzeit T liegt hierbei inner- halb der nutzbaren Einschaltzeit des Erregerstromes E, die sich aus der um den Einschwingvorgang 1 reduzierten Einschaltdauer-Te ergibt. Die über die Abtastzeit T a abgegriffenen Nutzspannungswerte 3, 4, 5 und 6 stellen mit ihrer schraffierten Fläche die Integrationswerte für den Nutzspannungsanteil dar, die sich durch die Umpolung jedes zweiten Integrationswertes 4 und 6 bei der Addition summieren.
  • Während der in der unteren Hälfte der Fig. 1 gezeigte Störspannungsperiode T enthält die viermal abgegriffene Meßspannung die unterschiedlichen Störwechselspannungsabschnitte 7, 8, 9 und 10, die mit ihrer schraffierten Fläche ebenfalls die Integrationswerte für den Störwechselspannungsanteil U darstellen. Die vier Integrationswerte 7, 8, 9 und 10 heben sich bei ihrer Addition gegeneinander auf, da der positive Integratonswert 7 der ersten Halbwelle genau so groß wie der negative Integrationswert 9 der zweiten Halbwelle ist und der negative Integrationswert 8 genau so groß wie der positive.Integrationswert 10 ist. Diese Eliminerung der Störspannungsanteile ist dadurch gewährleistet, daß der zeitliche Abstand zwischen den beiden Abtastwerten 7 und 9 bzw. 8 und 10 genau eine halbe Störperiode beträgt, also um 180° phasenverschoben ist. Die entgegengesetzten beiden Abtastwerte 7/9 und 8/10 liegen damit an der gleichen Stelle der Halbwellen.
  • Die Umkehrung des Vorzeichens 10 für jeden zweiten Integrationswert wirkt sich hierbei nicht nachteilig auf die Eliminierung der Störwechselspannung U aus, da die Abtastwerte 7/9 ihre'Vorzeichen beibehalten und sich damit aufheben, während die Abtastwerte 8/10 beide umgekehrte Vorzeichen enthalten und sich dadurch bei der Addition wieder elimineren. Die nicht dargestellen Störgleichspannungswerte Ug werden durch die Umpolung jedes zweiten Vorzeichens jetzt ebenfalls bei der Addition eliminiert, so daß die reine Nutzspannung Un übrigbleibt.
  • Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm für ein Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 2, bei dem die Meßspannung U während einer sich aus drei Störspannungsperioden T s ergebenden Additionsperiode A s achtmal periodisch abgetastet wird. Der pulsierende Verlauf des Erregerstromes E ist hier vereinfacht und mit verlängerter Einschaltzeit Te dargestellt, damit die sich während der Abtastzeiten ergebenden Störwechselspannungswerte anschaulicher werden, Auch der während jeder Nutzspannungshalbperiode abgetastete Nutzspanunngswert Un ist hier nicht besonders eingezeichnet. Die Abtastungen erfolgen im Endbereich der Einschaltdauer Te und die abgetasteten Störwechselspannungswerte 12 bis 19 sind zusammen mit der Vorzeichenänderung in der Störwechselspannungskurve Us eingezeichenet. Im Gegensatz zum Verfahren nach Anspruch 1 beträgt die Erregerfrequenz fe bzw. die Nutzfrequenz f hier nur 4/3 der Störfrequenz f , so daß zwar der zeitliche Abstand zwischen zwei Abtastungen Tf größer, dafür aber die Einschaltzeiten Te des Erregerstromes E kürzer werden.
  • Obwohl bei diesem Verfahren keine paarweise Abtastung je Störhalbperiode mehr erfolgt, heben sich auch hier alle Integrationswerte 12 bis 19 bei ihrer Addition gegeneinander auf. So sind der Abschnitt 12 und der nach drei Störhalbperiöden abgegriffene Abschnitt 16 umgekehrt gleich groß und das gleiche gilt für die Abschnitte 13/17, 14/18 und 15/19. Diese Eliminierung der Störwechselspannungsanteile Us wird auch nicht durch die Umpolung jedes zweiten Vorzeichens beeinträchtigt, da die Abschnitte 12/16 sowie 14/18 ihre Vorzeichen behalten, während jeweils die Abschnittspaare 13/17 und 15/19 umgepolt werden, so daß diese Abtastwerte entgegengerichtet gleich bleiben. Durch die geradzahlige Abtastung während der Additionsperiode AS und die Umpolung jedes zweiten Abtastwertes ist auch hier gewährleistet, daß sich die Gleichspannungsanteile U beim Addieren gegeneinander aufheben und sich das reine Nutzspannungssignal U ergibt.
  • Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Meßspannung U während einer sich aus drei Störperioden Ts ergebenden Additionsperiode As nur viermal abgetastet, wodurch sich die zeitlichen Abstände Tf zwischen den einzelnen Abtastungen und damit bei gleichbleibender kurzer Einschaltzeit Te besonders die Einschaltpausen Tp erheblich vergrößern. Auch hier heben sich die vier abgetasteten Störwechselspannungsanteile 20 bis 23 bei der Addition gegeneinander auf, da der Integrationswert 20 und der nach drei Störhalbwellen abgetastete Integrationswert 22 umgekehrt gleich sind und auch die Integrationswerte 21 und 23 einen zeitlichen Abstand von drei Störhalbwellen aufweisen und sich somit kompensieren. Trotz der Vorzeichen-umkehrung der beiden Integrationswerte 21 und 23 bleibt die Eliminierung auch hier bestehen. Die Nutzfrequenz fn ist in diesem Fall sogar kleiner als die Störfrequenz f , denn sie beträgt nur 2/3 der Störfrequenz.
  • Die Fig. 4 verdeutlicht die Eliminierung bei Vorhandensein von drei verschiedenen Störwechselspannungen, die die Kurven Us1, Us2 und Us3 mit den unterschiedlichen Frequenzen fs1, fs2 und fs3 aufzeigen. Hierbei wurde fs1 mit 50 Hz, fs2mit 16 2/3 Hz und fs3 mit 25 Hz angenommen, so daß sich Störperiodendauern Ts1 von 20 ms, Ts2 von 60 ms und T s3 von 40 ms ergeben. Da sich die Störfrequenzen fs1: fs2: fs3 wie 1: 1/3 : 1/2 verhalten, ist entsprechen dem Verfahren nach Anspruch 4 der größte gemeinsame Teiler 6, so daß die Additonsperiode As aus sechs Störperioden Ts1 gebildet wird und 120 ms beträgt. Die Störperiode Ts2 ist zweimal und die Störperiode TS3 ist dreimal in der Additionsperiode As enthalten. Während der längsten Störspannungsperiode Ts2 wird entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 4 viermal abgetastet, so daß die Störwechselspannungen während einer Additionsperiode achtmal, d.h. in den Zeitabschnitten 24 bis 31 abgetastet werden.
  • Betrachtet man die Verhältnisse für jede einzelne Störspannung getrennt, so ergeben sich für die Störspannung Us1 entgegengesetzt gleiche Integrationswerte zu den Zeitabschnitten 24/26 und 25/27 sowie 28/30 und 29/31, so daß sich alle Störwechselspannungsanteile Us1 gegeneinander aufheben. Bei der Störspannung U s2 ergeben sich die sich gegeneinander aufhebenden Abtastpaare 24/26 und 25/27 sowie 28/30 und 29/31. Bei der Störspannung Us3 werden die.'-für die Kompensation zusammengehörenden Abtastpaare durch die Zeitabschnitte 24/28 und 25/29 sowie 26/30 und 27/31 gebildet. Sämtliche Abtastwerte der Störwechselspannugen werden somit bei der Addition für sich eliminiert, so daß die Störspannungskompensation auch für die in Wirklichkeit auftretende Gesamtstörspannung U , die sich aus der additiven Überlagerung der Einzelstörspannungen ergibt, gilt.
  • Die in der Fig. 5 gezeigte elektrische Schaltung ist im Umformer eines magnetisch-induktiven Druchflußmessers untergebracht, wobei am Eingang 32 der Schaltung die verstärkte Meßspannung U anliegt, die ein Gemisch aus der Nutzspannung U , der Störwechselspannung U und der Störgleichspannung Ug ist. Die aus dem Operationsverstärker 33 und den beiden Widerständen 34 und 35 bestehende Schaltungsgruppe A wirkt in Verbindung mit den Schaltern 36 und 37 als Umpolschaltung. Der invertierende Eingang 38 des Operationsverstärkers 33 ist über den Widerstand 34 mit dem Meßspannungseingang 32 und über den zweiten gleichgroßen Widerstand 35 mit dem Ausgang 39 des Operationsverstärkers 33 verbunden.
  • Der nichtinvertierende Eingang 40 liegt dagegen entweder über den Schalter 36 am Meßspannungseingang 32 oder über den Schalter 37 am Bezugspotential 41 an. Die beiden Schalter 36 und 37 werden von einem nicht näher gezeigten Taktgenerator nach jeder Abtastung umgeschaltet. Ist der Schalter 36 geschlossen und der Schalter 37 offen, wird das Eingangssignel nicht umgepolt sondern steht mit gleichem Vorzeichen am Ausgang 39 des Operationsverstärkers 33 an. Werden die Schalter 36 und 37 durch den Taktgenerator umgesteuert, ist Schalter 37 geschlossen und Schalter 36 offen, wobei die Schaltungsgruppe A für das Eingangssignal invertierend wirkt, so daß das Meßsignal U dann mit umgekehrtem Vorzeichen am Ausgang 39 ansteht.
  • Der Taktgenerator steuert auch den Schalter 42, der für die Dauer der Abtastung geschlossen wird und die Abtastzeit bestimmt. Die Integrations-Schaltungsgruppe B besteht aus dem Widerstand 43, einem Integrations-Kondensator 44 und einem Operationsverstärker 45. Der invertierende Eingang 46 des Operationsverstärkers 45 ist einerseits über den Widerstand 43 und den Schalter 42 mit dem Ausgang 39 der Umpol-Schaltungsgruppe A und andererseits über den Integrations-Kondensator 44 mit dem Ausgang 47 des Operationsverstärkers 45 verbunden. Der zweite Eingang 48 des Operationsverstärkers 45 liegt auf dem Bezugspotential 41. Diese Schaltungsgruppe B integriert während jeder Abtastung die über den Schalter 42 am Ausgang 39 des Operationsverstärkers 33 anliegende Meßspannung für die Dauer der jeweiligen Abtastzeit. Der Integrationswert bleibt hierbei im Kondensator 44 gespeichert und der bei der nächsten Abtastung anfallende neue Integrationswert wird dann jeweils dem oder den vorhergehenden Integrationswerten zuaddiert, so daß nach der letzten Abtastung innerhalb einer Störspannungs-oder Additionsperiode die addierten Integrationswerte am Ausgang 47 anliegen. Dieses Signal ist das von der Störwechsel- und -gleichspannung befreite, dem Durchfluß proportionale Nutzsignal.
  • Über den vom Taktgenerator nach jeder Additionsperiode kurzzeitig geschlossenen Abtastschalter 49 wird dieser Meßwert von einer Auswertschaltung 50 aufgenommen, die aus einem Kondensator 51 und einem Impedanzwandler 52 sowie den nachgeschalteten Baugruppen für die Weiterverarbeitung des Meßsignals besteht. In dem Kondensator 51 wird der Meßwert bis zum Ende des nächsten Abtastzyklus gespeichert. Der Abtastschalter 49 öffnet sofort wieder und der Taktgenerator schließt noch während der Abtastpause den Entladeschalter 53, über den der Integrations-Kondensator 44 entladen und damit die zuletzt addierte Meßspannung gelöscht wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jeder Additionsperiode.

Claims (9)

1. Verfahren zur magnetisch-induktiven Durchflußmessung, bei dem das strömende elektrische leitende Medium in einem elektrisch isolierten Rohrabschnitt von einem magnetischen Feld durchsetzt wird, das von einer durch einen periodisch pulsierenden Gleichstrom gespeisten Erregerwicklung erzeugt wird, und die induzierte, der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Nutzspannung zusammen mit der Störspannung während jeder Halbperiode des Erregerstromes über eine bestimmte Abtastzeit an zwei Elektroden des Rohrabschnitts abgetastet, im Umformer integriert und die Integrationswerte miteinander verglichen werden, wobei sich die Störwechselspannungs-und Störgleichspannungsanteile kompensieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerfrequenz (fe) das Doppelte oder geradzahlige Vielfache der Störspannungsfrequenz (f ) beträgt und die Meßspannung (U) während einer Störspannungsperiode (Ts) viermal oder mit dem ganzzahligen Vielfachen hiervon periodisch abgetastet und über eine freiwählbare konstante Abtastzeit (Ta) integriert wird, wobei die Meß- spannung für jede zweite Abtastung umgepolt oder jeder zweite aufgenommene Integrationswert mit einem umgekehrten Vorzeichen versehen wird und jeweils die sich während einer Störspannungsperiode ergebenden Integrationswerte zur Erzielung der reinen, von den Störwechsel- und Störgleichspannungen'(Us, U ) befreiten Nutzspannung (U ) adn diert werden.
2. Verfahren zur magnetisch-induktiven Durchflußmessung, bei dem das strömende elektrisch leitende Medium in einem elektrisch isolierten Rohrabschnitt von einem magnetischen Feld durchsetzt wird, das von einer durch einen periodisch pulsierenden Gleichstrom gespeisten Erregerwicklung erzeugt wird, und die induzierte, der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Nutzspannung zusammen mit der Störspannung während jeder Halbperiode des Erregerstromes über eine bestimmte Abtastzeit an zwei Elektroden des Rohrabschnitts abgetastet, im Umformer integriert und die Integrationswerte miteinander verglichen werden, wobei sich die Störwechselspannungs- und Störgleichspannungsanteile kompensieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung (U) während einer sich aus mehreren Störspannungsperioden (Ts) erge- benden Additionsperiode (As) viermal oder mit dem ganzzahligen Vielfachen hiervon periodisch abgetastet und über eine freiwählbare konstante Abtastzeit (T ) inte- griert wird, wobei die Meßspannung für jede zweite Abtastung umgepolt oder jeder zweite aufgenommene Integrationswert mit einem umgekehrten Vorzeichen versehen wird und jeweils die sich während einer Additionsperiode (As) ergebenden Integrationswerte zur Erzielung der reinen, von den Störwechsel- und Störgleichspannungen (Us,Ug) befreiten Nutzspannung (Un) addiert werden.
3. Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von nur einer Störspannungsfrequenz (f ) die Additions- periode (As) aus einem ungeradzahlig Vielfachen, insbesondere dem Dreifachen einer Störspannungsperiode (Ts) gebildet wird.
4. Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von mehreren Störwechselspannungen mit unterschiedlichen Frequenzen (fs 1, fs 2' fs 3) die Additionsperiode (AS) so lange ist, daß in ihr alle vorkommenden Störspannungsperioden (Ts 1, Ts 2' Ts 3) mit dem Einfachen oder dem ganzzahligen Vielfachen enthalten sind und die Meßspannung (U) während der Dauer der längsten vorkommenden Störspannungsperiode (Ts 2) viermal oder mit dem ganzzahligen Vielfachen hiervon periodisch abgetastet wird.
5. Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der periodisch pulsierende Gleichstrom der Erregerwicklung durch Umpolung der Stromrichtung erzeugt wird und die Einschaltdauer (T ) des Erregerstromes (E) wesentlich kürzer als dessen Halbperiode ist.
6. Durchflußmeßverfahren nach Anspruch 5; dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- bzw. Integrationszeit (Ta) kürzer als die ver- kürzte Einschaltdauer (Te) des Erregerstromes (E) ist und die Abtastung jeweils im Endbereich der Einschaltdauer des Erregerstromes erfolgt.
7. Elektrische Schaltung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Eliminierung der Störspannungen (Us, U ) benötigte Schaltungsteil aus einer die Meßspannung (U) aufnehmendenUmpol-Schaltungsgruppe (A) und einer nach geschalteten, die Integration, Speicherung und Addition durchführenden Integrations-Schaltungsgruppe (B) besteht, deren Ausgang (47) mit der nachfolgenden Auswertschaltung (50) verbunden ist.
8. Elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpol-Schaltungsgruppe (A) einen Operationsverstärker (33) aufweist, dessen invertierender Eingang (38) über einen Widerstand (34) mit dem Meßspannungseingang (32) und über einen zweiten gleichgroßen Widerstand (35) mit dem Ausgang (39) des Operationsverstärkers (33) verbunden ist und dessen nichtinvertierender Eingang (40) entweder über einen Schalter (36) am Meßspannungseingang (32) oder über einen zweiten Schalter (37) am Bezugspotential (41) anliegt, wobei die beiden Schalter (36, 37) von einem Taktgenerator nach jeder Abtastung umgesteuert werden.
9. Elektrische Schaltung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrations-Schaltungsgruppe (B) einen Operationsverstärker (45) aufweist, dessen invertierender Eingang (46) einerseits über einen Widerstand (43) und einen vorgeschalteten, während jeder Abtastung vom Taktgenerator in Schließstellung gebrachten Schalter (42) mit dem Ausgang (39) der Umpol-Schaltungsgruppe (A) und andererseits über einen Integrations-Kondensator (44) mit dem Ausgang (47) des Operationsverstärkers (45) verbunden ist und dessen zweiter Eingang (48) auf dem Bezugspotential (41) liegt, wobei am Ausgang (47) des Operationsverstärkers (45) ein Abtastschalter (49) und parallel zum Intergrations-Kondensator (44) ein Entladeschalter (53) vorgesehen sind, die vom Taktgenerator so gesteuert werden, daß die aufaddierten Integrationswerte nach jeder Additionsperiode über den Abtastschalter (49) kurzzeitig an eine Auswertschaltung (50) weitergeleitet werden und anschließend noch während der Abtastpause der Integrations-Kondensator (44) über den Entladeschalter (53) entladen wird.
EP85107723A 1984-06-22 1985-06-21 Magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren Expired EP0166395B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT85107723T ATE33714T1 (de) 1984-06-22 1985-06-21 Magnetisch-induktives durchflussmessverfahren.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3423076 1984-06-22
DE19843423076 DE3423076A1 (de) 1984-06-22 1984-06-22 Magnetisch-induktives durchflussmessverfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0166395A1 true EP0166395A1 (de) 1986-01-02
EP0166395B1 EP0166395B1 (de) 1988-04-20

Family

ID=6238914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP85107723A Expired EP0166395B1 (de) 1984-06-22 1985-06-21 Magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4648279A (de)
EP (1) EP0166395B1 (de)
JP (1) JPS6175218A (de)
AT (1) ATE33714T1 (de)
DE (1) DE3423076A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0219725A1 (de) * 1985-10-23 1987-04-29 Flowtec Ag Verfahren zur Kompensation von Störspannungen im Elektrodenkreis bei der magnetisch-induktiven Durchflussmessung
DE3710350A1 (de) * 1987-03-28 1988-10-06 Diessel Gmbh & Co Vorrichtung zur verstaerkung von getakteten elektrischen messsignalen

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2271639B (en) * 1992-10-15 1996-04-24 Abb Kent Taylor Ltd Method and apparatus for interference reduction
US6508112B1 (en) 2000-01-21 2003-01-21 Dean Verhoeven Tomographic spray momentum mapping system
JP3915459B2 (ja) * 2001-09-20 2007-05-16 横河電機株式会社 電磁流量計
US6834555B2 (en) 2002-03-28 2004-12-28 Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg Magnetoinductive flow measuring method
DE10256103B4 (de) * 2002-05-14 2004-09-16 Krohne Meßtechnik GmbH & Co KG Verfahren zur Bestimmung der Unsicherheit eines mit einer Meßfrequenz arbeitenden Meßverfahrens
EP1363108B1 (de) * 2002-05-14 2014-04-02 Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Bestimmung der Unsicherheit eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers
DE10317456B4 (de) * 2003-04-16 2005-09-29 Siemens Flow Instruments A/S Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers
DE102005033290B4 (de) * 2005-07-16 2013-11-28 Abb Ag Verfahren und Einrichtung zur Erkennung von physikalisch-chemischen Zuständen an Messelektroden eines Durchflussmessers
DE102013105832B4 (de) * 2013-06-06 2015-03-12 Zylum Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente Ii Kg Vorrichtung und Verfahren zur magnetisch-induktiven Durchflussmessung
CN112444295A (zh) * 2019-09-05 2021-03-05 高准公司 磁流量计
CN113091839A (zh) * 2021-03-30 2021-07-09 河南九域恩湃电力技术有限公司 计算机可读介质、电磁式流速计、电磁式流量计

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2744845B2 (de) * 1977-10-05 1980-04-03 Flowtec Ag, Reinach, Basel (Schweiz) Verfahren zur Kompensation der elektrochemischen Störgleichspannung bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung mit periodisch umgepoltem magnetischem Gleichfeld
DE3335587A1 (de) * 1982-09-30 1984-04-05 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Elektromagnetischer stroemungsmesser

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US28989A (en) 1860-07-03 william joslin
US3316762A (en) * 1963-08-28 1967-05-02 Statham Instrument Inc Apparatus and process for measuring fluid flow
DE2557328C2 (de) * 1975-12-19 1982-06-16 Fischer & Porter GmbH, 3400 Göttingen Induktiver Durchflußmesser mit getakteter Gleichstromerregung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2744845B2 (de) * 1977-10-05 1980-04-03 Flowtec Ag, Reinach, Basel (Schweiz) Verfahren zur Kompensation der elektrochemischen Störgleichspannung bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung mit periodisch umgepoltem magnetischem Gleichfeld
DE3335587A1 (de) * 1982-09-30 1984-04-05 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Elektromagnetischer stroemungsmesser

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0219725A1 (de) * 1985-10-23 1987-04-29 Flowtec Ag Verfahren zur Kompensation von Störspannungen im Elektrodenkreis bei der magnetisch-induktiven Durchflussmessung
DE3710350A1 (de) * 1987-03-28 1988-10-06 Diessel Gmbh & Co Vorrichtung zur verstaerkung von getakteten elektrischen messsignalen
GB2203843A (en) * 1987-03-28 1988-10-26 Diessel Gmbh & Co Means for amplifying timed electrical measuring signals
GB2203843B (en) * 1987-03-28 1991-09-18 Diessel Gmbh & Co An amplifier of consecutive alternate polarity electrical measuring signals

Also Published As

Publication number Publication date
EP0166395B1 (de) 1988-04-20
DE3423076C2 (de) 1989-02-09
DE3423076A1 (de) 1986-01-02
US4648279A (en) 1987-03-10
JPS6175218A (ja) 1986-04-17
ATE33714T1 (de) 1988-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0219725B1 (de) Verfahren zur Kompensation von Störspannungen im Elektrodenkreis bei der magnetisch-induktiven Durchflussmessung
DE2744845C3 (de) Verfahren zur Kompensation der elektrochemischen Störgleichspannung bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung mit periodisch umgepoltem magnetischem Gleichfeld
EP0166395B1 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren
DE2326116A1 (de) Induktiver stroemungsmesser mit geschalteter gleichfelderregung
DE3702344A1 (de) Anordnung zur messung elektrischer leistung
DE3424052C2 (de)
DE3531869C2 (de)
DE2718043C3 (de) Elektromagnetischer Durchflußmesser zum genauen Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in einer normalerweise nicht vollständig gefüllten Leitung
DE3132471A1 (de) "verfahren und anordnung zur kompensation der stoergleichspannungen im elektrodenkreis bei der magnetisch-induktiven durchflussmessung"
EP0380937B1 (de) Induktiver Durchflussmesser
EP1079212A2 (de) Magnetisch-induktives Durchflussmessverfahren
DE3540170C2 (de)
DE3340330A1 (de) Verfahren und anordnung zur kompensation eines sich zeitlich nichtlinear aendernden elektrischen signals
DE3204573A1 (de) Schaltungsanordnung zur erzeugung eines pulsierenden magnetischen feldes in der erregerspule eines induktiven durchflussmessers
DE102017107417A1 (de) Verfahren zum Regeln eines in einer Spulenanordnung fließenden Spulenstroms und eine Schaltungsanordnung
DE2856240B2 (de) Verfahren zur induktiven Durchflußmessung von Flüssigkeiten in teilgefüllten Rohrleitungen oder offenen Kanälen sowie Durchflußmesser zur Durchführung des Verfahrens
DE10317456B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers
DE2261218C2 (de) Steuerschaltung zum Ansteuern mindestens einer Windung eines Lagenmeßtransformators
DE3540988A1 (de) Schaltung zur messumformung mit galvanischer trennung
DE2233622B1 (de) Schaltungsanordnung zur messung elektrischer energie
DE1267272B (de) Frequenzselektiver Signalempfaenger
CH667535A5 (de) Verfahren zum messen eines magnetfeldes und einrichtung zur ausfuehrung des verfahrens.
DE4423169A1 (de) Verfahren zur Messung des Durchflusses eines strömenden Mediums
EP0473816B1 (de) Verfahren zur Spannungs-Frequenz-Wandlung
EP0533964B1 (de) Anordnung zum Bilden von Produktsignalen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT CH FR GB IT LI NL

17P Request for examination filed

Effective date: 19860626

17Q First examination report despatched

Effective date: 19870928

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT CH FR GB IT LI NL

REF Corresponds to:

Ref document number: 33714

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19880515

Kind code of ref document: T

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: DE DOMINICIS & MAYER S.R.L.

ET Fr: translation filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PFA

Free format text: BOPP & REUTHER AKTIENGESELLSCHAFT

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 19910424

Year of fee payment: 7

NLS Nl: assignments of ep-patents

Owner name: BOPP & REUTHER AKTIENGESELLSCHAFT TE MANNHEIM, BON

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19910617

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 19910626

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Payment date: 19910627

Year of fee payment: 7

ITTA It: last paid annual fee
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 19910630

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Effective date: 19920621

Ref country code: AT

Effective date: 19920621

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Effective date: 19920630

Ref country code: CH

Effective date: 19920630

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Effective date: 19930101

NLV4 Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee
GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 19920621

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Effective date: 19930226

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST